häc viƯn kü tht qu©n sù Bïi quang bÝnh vËt liệu làm khuôn (dùng cho đào tạo Đại học chuyên ngành đúc - nhiệt luyện ) hà nội 2001 học viện kỹ thuật quân khoa khí Đề c-ơng giáo trình vật liệu làm khuôn (dùng cho đào tạo Đại học chuyên ngành đúc - nhiệt luyện ) hà nội 2001 học viện kỹ thuật quân phòng đào tạo Ngày phê duyệt tháng năm 2001 giám đốc học viện Đề c-ơng giáo trình vật liệu làm khuôn (dùng cho đào tạo Đại học chuyên ngành đúc - nhiệt luyện ) hà nội 2001 đề c-ơng Ch-ơng mở đầu Ch-ơng vật liệu làm khuôn 1.1 Cơ sở hoá lý lý thuyết tính chất vật liệu làm khuôn 1.1.1 Độ phân tán cát đất sét làm khuôn 1.1.2 Lực phân tử bề mặt phân giới pha 1.1.3 Tổ chức tính chất lớp bề mặt phân giới pha 1.1.4 Sự hình thành tổ chức hệ phân tán 1.2 Cát làm khuôn 1.2.1 Thành phần khoáng chất cát làm khuôn 1.2.2 Thành phần độ hạt 1.2.3 Thành phần đất sét cát làm khuôn 1.2.4 Những tính chất công nghệ ph-ơng pháp xác định 1.2.5 Phân loại cát làm khuôn 1.2.6 Các vật liệu làm khuôn chịu lửa cao 1.3 Chất dính 1.3.1 Đất sét làm khuôn 1.3.2 Các chất dính khác 1.4 Vật liệu phụ làm khuôn 1.4.1 VËt liƯu chèng ch¸y dÝnh c¸t 1.4.2 VËt liƯu phụ có tác dụng bảo vệ 1.4.3 Vật liệu phụ có tính chất nhiệt lý đặc biệt 1.4.4 Chất xúc tác đông rắn 1.4.5 Chất giảm độ nhớt 1.4.6 Chất tạo bọt 1.4.7 Chất làm tăng thời gian sống hỗn hợp làm khuôn 1.4.8 Chất hoà tan 1.4.9 Chất ổn định huyền phù 1.4.10 Chất phụ thêm làm tăng tính dẻo, tính lún khuôn, ruột 1.4.11 Những chất thêm đặc biệt Ch-ơng Hỗn hợp làm khuôn 2.1 Đại c-ơng phân loại 2.2 Tính chất công nghệ hỗn hợp làm khuôn 2.3 Hỗn hợp cát sét 2.3.1 Hỗn hợp làm khuôn t-ơi không hoá cứng 2.3.2 Hỗn hợp làm khuôn khô 2.3.3 Hỗn hợp cát đệm 2.3.4 Quy trình chuẩn bị hỗn hợp cát - đất sét 2.3.5 Hỗn hợp khuôn bán vĩnh cửu 2.3.6 Hỗn hợp khuôn phát nhiệt cách nhiệt 2.4 Hỗn hợp làm khuôn, ruột tự đông cứng không qua nung nóng 2.4.1 Hỗn hợp đông rắn dùng khí CO2 2.4.2 Hỗn hợp tự đông rắn dạng dẻo 2.4.3 Hỗn hợp bột nhÃo tự đông rắn 2.5 Hỗn hợp cát - nhựa đông rắn nguội 2.5.1 Hỗn hợp đông rắn nguội sở nhựa cacbamit 2.5.2 Hỗn hợp đông rắn nguội sở nhựa cacbamit - furan 2.5.3 Hỗn hợp đông rắn nguội sở nhựa fênolphoocmandehi 2.5.4 Hỗn hợp đông rắn nguội sở nhựa fênol furan 2.6 Hỗn hợp làm ruột đông rắn qua sấy 2.6.1 Hỗn hợp cát - dầu 2.6.2 Hỗn hợp làm ruột sở chất dính kết tổng hợp khan 2.6.3 Hỗn hợp làm ruột sở chất dính kết chứa n-ớc Ch-ơng Chất sơn khuôn, vữa trát, keo dán chất rắc 3.1 Công dụng chất sơn khuôn 3.2 Thành phần chất sơn khuôn, vữa trát 3.2.1 Thành phần hạt 3.2.2 Chất thêm dính kết 3.2.3 Các chất thêm đặc biệt 3.2.4 Các chất lỏng để hoà sơn 3.3 Các loại sơn khuôn 3.3.1 Sơn tăng bền 3.3.2 Sơn làm tăng độ bóng bề mặt vật đúc 3.3.3 Các loại sơn vữa chống cháy dính cát 3.4 Keo dán ma tít 3.5 Chất rắc khuôn ng-ời viết tài liệu tr-ởng phòng đào tạo Đại tá vũ nhật minh bùi quang bính Tài liệu tham khảo Gia công khí GS-TSKH Phạm Văn Khôi Nhà xuất Giáo dục 1998 Kỹ thuật đúc Phạm Quang Lộc Nhà xuất niên 2000 Những vật liệu làm khuôn I.U XTÊPANOV, V.I XÊMÊNOV Nguyễn Thủ dịch - Nhà xuất KH&KT 1975 Tuyển tập báo cáo Sầm sơn 89 Hội nghị chuyên đề than antraxit đúc gang Vật liệu làm khuôn Việt nam Báo cáo khảo sát thị tr-ờng đúc Việt Nam GS -TSKH Phạm Văn Khôi Tr-ờng ĐHBK Hà Nội 1995 ễẻéèẻẻì ẹẻẩẹềèẩ ẩ ẹềéặ ẹèẹẩ ẹ . éấẻ ầèẩ .ễ ậẩấẻ ậẩé 1982 ẹẽéẻìẩấ ễẻéèẻẻì èềéẩậ À.À ĐÂÀÐÈÊÀ ÊÈÅ 1983 È ĐÌÅĐÈ Mơc lơc Trang Ch-ơng mở đầu Ch-¬ng vËt liƯu làm khuôn 1.1 Cơ sở hoá lý tính chất vật liệu làm khuôn 18 1.1.1 Độ phân tán cát đất sét làm khuôn 18 1.1.2 Lực phân tử bề mặt phân giới pha 21 1.1.3 Tỉ chøc vµ tÝnh chÊt lớp bề mặt phân giới pha 25 1.1.4 Sự hình thành tổ chức hệ phân tán 30 1.2 Cát làm khu«n 33 1.2.1 Thành phần khoáng chất cát làm khuôn 33 1.2.2 Thành phần ®é h¹t 34 1.2.3 Thành phần đất sét cát làm khuôn 35 1.2.4 Những tính chất công nghệ ph-ơng pháp xác định 37 1.2.5 Phân loại cát làm khuôn 47 1.2.6 C¸c vËt liệu làm khuôn chịu lửa cao 50 1.3 ChÊt dÝnh 52 1.3.1 §Êt sét làm khuôn 53 1.3.2 C¸c chÊt dÝnh kh¸c 60 1.4 Vật liệu phụ làm khuôn 68 1.4.1 VËt liƯu chèng ch¸y dÝnh c¸t 71 1.4.2 Vật liệu phụ có tác dụng bảo vệ 72 1.4.3 VËt liÖu phụ có tính chất nhiệt lý đặc biệt 73 1.4.4 Chất xúc tác đông rắn 74 1.4.5 ChÊt giảm độ nhớt 74 1.4.6 ChÊt t¹o bät 74 1.4.7 Chất làm tăng thời gian sống hỗn hợp làm khuôn 75 1.4.8 Chất hoà tan ( dung m«i ) 75 1.4.9 Chất ổn định huyền phù 76 1.4.10 ChÊt phô thêm làm tăng tính dẻo, tính lún khuôn, ruột 76 1.4.11 Những chất thêm đặc biệt 76 Ch-ơng Hỗn hợp làm khuôn 2.1 Đại c-ơng phân loại 79 2.2 TÝnh chất công nghệ hỗn hợp làm khuôn 81 2.3 Hỗn hợp cát -đất sét 85 2.3.1 Hỗn hợp làm khuôn t-ơi không hoá cứng 85 2.3.2 Hỗn hợp làm khuôn kh« 87 2.3.3 Hỗn hợp cát đệm 87 2.3.4 Quy tr×nh chuÈn bị hỗn hợp cát - đất sét 92 2.3.5 Hỗn hợp khuôn bán vĩnh cửu 93 2.3.6 Hỗn hợp khuôn phát nhiệt cách nhiệt 94 2.4 Hỗn hợp làm khuôn, ruột tự ®«ng cøng kh«ng qua nung nãng 96 2.4.1 Hỗn hợp đông rắn dùng khí CO2 96 2.4.2 Hỗn hợp tự đông rắn dạng dẻo 103 2.4.3 Hỗn hợp bột nhÃo tự đông rắn 107 2.5 Hỗn hợp cát - nhựa đông rắn nguội 108 2.5.1 Hỗn hợp đông rắn nguội sở nhựa cacbamit 108 2.5.2 Hỗn hợp đông rắn nguội sở nhựa cacbamit - furan 108 2.5.3 Hỗn hợp đông rắn nguội sở nhựa fênolphoocmandehit 112 2.5.4 Hỗn hợp đông rắn nguội sở nhựa fênol furan 112 2.6 Hỗn hợp làm ruột đông rắn qua sÊy 114 2.6.1 Hỗn hợp cát - dầu 114 2.6.2 Hỗn hợp làm ruột sở chất dính kết tổng hợp khan 114 2.6.3 Hỗn hợp làm ruột sở chÊt dÝnh kÕt chøa n-íc 115 Ch-¬ng Chất sơn khuôn, vữa trát, keo dán chất rắc 3.1 Công dụng chất sơn khuôn 117 3.2 Thành phần chất sơn khuôn, vữa trát 118 3.2.1 Thành phần hạt 118 3.2.2 ChÊt thªm dÝnh kÕt 119 3.2.3 Các chất thêm đặc biệt 119 3.2.4 C¸c chất lỏng để hoà sơn 119 3.3 Các loại sơn khuôn 120 3.3.1 Sơn tăng bền 120 3.3.2 Sơn làm tăng ®é bãng bỊ mỈt vËt ®óc 120 3.3.3 Các loại sơn vữa chống cháy dÝnh c¸t 121 3.4 Keo dán ma tit 124 3.5 Chất rắc khuôn 125 10 Bảng 21 XTC sở nhựa fênol-formalđêhit Chất dính kết chất xúc tác N0 Hỗn hợp O -1 ÁCK hc TCK C -3042 (65-85% n-íc) ÁCK ( 75% n-íc) Thêi Thêi gian gian ÁCKM sống đông rắn hỗn hợp hòm ( phút ) khu«n (phót) 2,0-2,5 - 1,2 - 1,4 - - 8-9 35-40 - 2,0 - 2,5 - 0,9-1,6 - 5-8 40 2,0 - - - 1,5 6-10 s 30-40 s Ghi chú: Cát thạch anh 100% Chất dính kết chất xúc tác cho vào 100% Hỗn hợp sở nhựa fênol-furan có độ sinh khí thấp (7-12cm3/g) độ thông khí cao (250-280 đ.v.) Các hỗn hợp tính theo % trọng l-ợng: Hỗn hợp N01: Nhùa -1MM ( 2,0 - 2,5% ); dung dÞch CK TCK nồng độ 65 - 80% n-ớc (0,4 - 0,7%) Hỗn hợp N02: Nhựa -1 (2,0 - 2,5%); dung dịch CK TCK nồng độ 65-80% n-ớc (0,6 - 0,9% ) Hỗn hợp N03: Nhựa -1C (2,5% ); dung dịch XCK nồng độ 64% n-ớc (1,6% ) Hỗn hợp N04: Nhựa -1 (2,5%); chất xúc tác CKM, HBT HBT (1,4-1,6%); AM-9 (0,5-1,0%); Silan 112-23 (0,2-0,4% ) Các hỗn hợp N0 1; 2; dùng làm ruột với độ phức tạp từ cấp II đến cấp V, sản xuất đơn hay sản xuất loạt nhỏ cho vật đúc gang hay thép Hỗn hợp N04 dùng để làm ruột cho vật đúc thép hay gang sản xuất loạt lớn hay hàng khối Đảo trộn thành phần hỗn hợp theo thứ tự sau: Đầu tiên cho chất xúc tác vào cát đảo trén sau mét míi cho nhùa vµo NÕu cho nhựa vào cát đảo trộn tr-ớc sau cho chất xúc tác thời gian sống hỗn hợp giảm nhanh 115 2.6 Hỗn hợp làm ruột đông rắn qua sấy Ngoài thành phần hỗn hợp đà đề cập mục 2.4 2.5 để làm khuôn, ruột cho vật đúc, ng-ời ta dùng hỗn hợp đông rắn qua sấy để làm ruột Phụ thuộc vào mức độ phức tạp ruột mà ng-ời ta chọn thành phần hỗn hợp cho phù hợp Hỗn hợp làm ruột đông rắn qua sấy đ-ợc chia thành nhóm sau: Hỗn hợp cát-dầu; hỗn hợp dùng chất dính kết tổng hợp n-ớc (khan); hỗn hợp dùng chất dính kết có n-ớc; hỗn hợp cát - đất sét Thành phần hỗn hợp làm ruột cát- đất sét so với hỗn hợp cát-đất sét làm khuôn khô khác chút Với mục đích nâng cao tính lún khả phá khuôn ng-ời ta cho thêm chất giảm bền số chất dính kết có n-ớc để nâng cao độ bền khô Hỗn hợp cát-đất sét th-ờng dùng để làm ruột có độ phức tạp cấp IV, cấp V vật đúc thép, gang hợp kim mầu 2.6.1 Hỗn hợp cát-dầu Để chế biến hỗn hợp cát-dầu làm ruột ng-ời ta dùng cát thạch anh với chất dính kết dầu thực vật, 4, OXM CC Hỗn hợp đ-ợc trộn máy trộn lăn hay máy trộn cánh quạt Trình tự cho liệu vào đảo trộn là: Cát, n-ớc, chất dính kết Nhiệt độ sấy 200 - 2200C Độ sinh khí hỗn hợp cát-dầu từ 10 12 cm3/g Các chất dính kết thành phần hỗn hợp cát-dầu (trừ OXM )đều đắt, chúng đ-ợc thay chất dính kết tổng hợp Thành phần hỗn hợp đ-ợc trình bày bảng 22 2.6.2 Hỗn hợp làm ruột sở chất dính kết tổng hợp khan Để làm ruột sở chất dính kết tổng hợp khan ng-ời ta dùng cát th¹ch anh 1K02 Á ; 1K016 ChÊt dÝnh kÕt dïng cho hỗn hợp loại KO, YCK-1 Hỗn hợp có tính chảy cao trạng thái ch-a đông rắn dễ đầm chặt ph-ơng pháp thổi cát, đ-ợc ứng dụng tốt sản xuất loạt lớn Để nâng cao tốc độ sấy ruột làm chất dính kết KO nên cho thêm 0,5% Natri nitơrát ( NaNO3) 0,1% clorua amôn Chất dính kết YCK-1 liên kết tốt với C làm tăng độ bền hỗn hợp trạng thái ẩm nâng cao nhiệt độ sấy ruột lên 240-2500C Trình tự chất liệu cho vào máy trộn nh- sau: cát, đất sét, C sau chất dính kết dầu Độ sinh khí hỗn hợp chứa 3% KO cm3/g, hỗn hợp chứa chất dính kết YCK-1 8-9 cm3/g Khả hút ẩm hỗn hợp không 116 lớn 0,3% thời gian ngày để không khí Thành phần hỗn hợp làm ruột sở chất dính kết tổng hợp khan đ-ợc trình bày bảng 23 Bảng 22 Hỗn hợp làm ruột cát dầu N0 Hỗn hợp Các chất thêm cho vào cát thạch anh (ngoài 100% ) theo trọng l-ợng % Dầu thực vật hay dầu trùng hợp Chất dính kết OXM 4Y CC Hàm l-ợng đất sét % Độ ẩm % Độ thông khí, đ.v Làm ruột có độ phøc t¹p cÊp I 1,5 - 2,5 - - - 1,0 1-3 130-150 - 1,5 - 2,5 - - 2,0 1-3 130-150 - 2,5 -3,0 - 1,5 -3,0 2,0 2-3 120 - - 2,0 -3,0 2,5 - 2-3 140 2-4 100 Lµm ruét có độ phức tạp cấp II - 2,0 - 4,0 - 2,0- 3,0 2,0 5,0 2.6.3 Hỗn hợp làm ruột sở chất dính kết chứa n-ớc Trong thành phần hỗn hợp làm ruột, chất dính kết chứa n-ớc dùng kết hợp với n-ớc với chất dính kết khan cho vào để nâng cao tính công nghƯ VÝ dơ, chÊt dÝnh kÕt KBC-2, KB dïng kÕt hợp với đất sét, CC C, để tăng nhanh trình sấy ruột ng-ời ta cho thêm vào hỗn hợp muối Nitơrát Thành phần hỗn hợp làm ruột sở chất dính kết khô nhanh đ-ợc trình bày bảng 24 117 Bảng 23 Hỗn hợp làm ruột sở chất dính kết tổng hợp khan KO ểCK N0 Hỗn hợp 1** Chất thêm cho vào cát thạch anh ( 100%) KO ểCK-1 T Độ ẩm % Độ thông khí đ.v - 1,8 - 2,3 100 % theo träng l-ỵng 3,1- 3,9 - - - - CC Á,CÄÁ 1,9 - 2,3 3 - 1,5 - 1,5 2,5 - 3.0 75 1,2 - 1,5 100 2,0 - 2,5 90 Ghi chú: ** Chứa 0,2 0,4 % dầu hoả N0 Hỗn hợp Thành phần % theo trọng l-ợng Cát Bột thạch anh KB; KBC-2 Nitrát C - 3,5 0,3 - 2,3 - 2,7 - 2,5 71 29 90 - 93 80 - Chất thêm 100% Hỗn hợp tái sinh Bảng 24 - 17 - 33,1 50 - 2,5 0,35 - 3,5 - Dung dịch mazút dầu hoả 0,5 - 1,5 Ghi chú: Hỗn hợp N01 có 0,5% mazut 1,5% hạt amiăng Hỗn hợp N03 có 10% cát -đất sét, 7% bột thạch anh Hỗn hợp N04 có 3% đất sét Hỗn hợp N05 có 66,9% cát thạch anh 1K02A Hỗn hợp N06 có 50% cát 2K0135 118 - 0,5 - Ch-ơng Chất sơn khuôn, vữa trát, keo dán chất rắc Để đảm bảo chất l-ợng khuôn đúc nh- chất l-ợng vật đúc đạt tiêu chuẩn kỹ thuật đảm bảo quy trình kỹ thuật ráp khuôn, ghép nối ruột ng-ời ta phải sử dụng chất sơn khuôn, vữa trát, keo dán chất rắc 3.1 Công dụng chất sơn khuôn Khuôn ruột chế tạo xong th-ờng phải sơn, trát lớp vật liệu để tránh khuyết tật cháy dính cát Chất sơn khuôn đ-ợc sơn lên bề mặt khuôn hay ruột với mục đích nhằm tăng độ bền bề mặt, giảm tính bở tơi khuôn ruột; đảm bảo bề mặt vật đúc nhẵn đẹp hay hợp kim hoá lớp bề mặt vật đúc theo ý mong muốn Nói tóm lại công dụng chất sơn khuôn là: 1) Tăng độ bền bề mặt tránh cho khuôn (ruột) khỏi bị sụt lở; 2) Đảm bảo độ bóng bề mặt vật đúc không cần gia công; 3) Tránh cháy dính cát; 4) Đảm bảo cho lớp bề mặt vật đúc có tính chất theo yêu cầu (sơn hợp kim hoá bề mặt ) Các chất sơn khuôn phải có tính chất sau: a) Có nhiệt độ nóng chảy cao để không bị biến mềm tiếp xúc với kim loại lỏng b) Không tạo hợp chất dễ chảy chất sơn tiếp xúc với kim loại đúc c) Không bị biến đổi thành phần trình chế biến, cất giữ, quét lên bề mặt khuôn, ruột tr-ớc rót đúc d) Có khả rắc phủ tốt có độ nhớt định để không tạo thành vết chảy (giọt) bề mặt sau sơn e) Lớp sơn quét lên bề mặt khuôn, ruột không bị nứt, vỡ sấy g) Không tróc thành lớp khỏi bề mặt khuôn, ruột h) Không chứa tạp chất có hại thành phần đắt, 119 i)Khả sinh khí thấp nhiệt độ cao để tránh tạo rỗ vật đúc k) Dễ nghiền thành hạt mịn (bụi ) Muốn chế tạo chất sơn khuôn cụ thể phải biết đ-ợc tính chất hợp kim đúc, khối l-ợng phôi cách chế tạo khuôn Ngoài chất sơn khuôn ng-ời ta dùng loại hồ, vữa mà công dụng t-ơng tự nh- sơn, nh-ng công nghệ quét lên mặt khuôn, ruột lại khác Khuôn ruột đ-ợc sơn phủ bơm phun, nhúng hay dùng chổi lông quét, hồ vữa đặc nên phải quét chổi lông bay trát, có tay Hồ vữa dùng để trát kín mép nối gắn ruột Ruột đ-ợc gắn nối loại keo đặc biệt, loại keo phải nối vững ruột lại với mà phải có khả sinh khí nhỏ 3.2 Thành phần chất sơn khuôn, vữa trát Các chất sơn khuôn hồ vữa giống nh- hỗn hợp làm khuôn, ruột gồm thành phần hạt, chất dính chất thêm đặc biệt 3.2.1 Thành phần hạt Thành phần hạt chất sơn vật liệu nóng chảy, không nóng chảy khuếch tán Vật liệu không nóng chảy th-ờng hợp chất vô bền hoá học nhiệt độ cao có hoạt tính yếu với kim loại rót vào Để làm vật liệu nh- ng-ời ta th-ờng dùng bột thạch anh, crômit, crômmanhêzit, corun, ziricon Vật liệu không nóng chảy có nguồn gốc hữu cơ: than củi, than đá, than cốc, antraxit, graphit Những vật liệu nóng chảy loại trợ dung, xỉ hợp kim ferô có tác dụng hoá học mạnh với kim loại rót vào Chúng th-ờng đ-ợc dùng dạng sơn quét hay vữa trát lên bề mặt khuôn hay ruột để hợp kim hoá bề mặt vật đúc ph-ơng pháp hàn đắp Lớp hồ vữa bề mặt khuôn, ruột nóng chảy nhờ nhiệt độ kim loại, sau đông hàn gắn vào bề mặt vật đúc Những chất thành phần sơn hay hồ vữa tạo thành dung dịch với kim loại vật đúc Th-ờng với mục đích ng-ời ta hay dùng loại hợp kim ferô chứa bon cao Những vật liệu nóng chảy cho vào thành phần chất sơn, hồ vữa chống cháy dính cát 120 Vật liệu khuếch tán cho vào thành phần chất sơn hồ vữa nhằm mục đích hợp kim hoá bề mặt vật đúc Những vật liệu phải chứa nguyên tố hợp kim có khả tạo thành dung dịch rắn với kim loại vật đúc cần phải có bán kính nguyên tử nhỏ Những nguyên tố thuộc loại gồm có: cacbon, telua, bo, l-u huỳnh Các bon cho vào sơn dạng than củi, telua cho vào sơn dạng bột đà qua sàng số 005, l-u huỳnh cho vào dạng l-u huỳnh hoa (dạng bột tinh khiết ) 3.2.2 Chất thêm dính kết Các chất thêm dính kết chất sơn th-ờng dùng đất sét hay loại chất dính hoà tan n-íc nh- n-íc b· giÊy, polivinilbutiran, n-íc thủ tinh, đextrin, mật đ-ờng Đất sét cho vào sơn để ngăn ngừa tách lớp sơn Song l-ợng đất sét cho vào nhiều làm cho sơn bị rạn nứt; tốt dùng loại đất sét mônmôrilônit (bentôlit) kết hợp với chất dính hoà tan n-ớc Đối với chất sơn khô nhanh th-ờng dùng cho khuôn cát n-ớc thuỷ tinh để đúc thép, chất dính có nhựa thông, dextrin hoà tan cồn xăng Loại sơn pha trộn xong phải bảo quản cẩn thận để xa lửa phòng cháy 3.2.3 Các chất thêm đặc biệt Các chất thêm đặc biệt th-ờng dùng để ngăn ngừa tách lớp sơn Những chất thêm chất gây nhũ t-ơng nh- 0,1- 0,2% xà phòng naptenic 0,1% muối ăn Có chất thêm đặc biệt để ngăn ngừa phân huỷ sơn cất giữ Với mục đích ng-ời ta cho thêm vào sơn 0,010,02 % formalin để tránh t-ợng lên men sơn dùng n-ớc mật làm chất dính kết 3.2.4 Các chất lỏng để hoà sơn Ng-ời ta th-ờng dùng n-ớc để hoà sơn, loại sơn khô nhanh dùng chất lỏng dễ bay nh- ête, xăng, axêton Độ nhớt sơn, khả thấm vào lỗ rỗng bề mặt khuôn phụ thuộc vào l-ợng n-ớc L-ợng n-ớc so với khối l-ợng thành phần khô th-ờng chiếm từ 50 đến 200% Khi thêm trên100% n-ớc so với thành phần khô xảy t-ợng sơn phân lớp L-ợng n-ớc cho vào sơn đ-ợc kiểm tra theo tỷ trọng sơn trạng thái lỏng nhờ tỷ trọng kế 121 3.3 Các loại sơn khuôn 3.3.1 Sơn tăng bền Đối với khuôn ruột bề mặt có độ bở tơi cao cần phải sơn lớp sơn để làm tăng độ bền bề mặt Sơn tăng bền th-ờng gồm dung dịch n-ớc chất dính hữu nh- đextrin, n-ớc bà giấy, keo pectin, mật đ-ờng số chất khác (bảng ) Khi sơn khuôn, ruột chất sơn thấm vào độ sâu lớp bề mặt liên kết hạt cát lại với Bảng Thành phần loại sơn tăng bền, % trọng l-ợng Các loại sơn N-ớc bà giấy Keo peclin Dextrin N-ớc Trọng l-ợng riêng sơn g/cm3 25 - - 75 1,1 - 25 - 75 1,1 - - 10 90 1,08 3.3.2.Sơn làm tăng độ bóng bề mặt vật đúc Các loại sơn làm tăng độ bóng bề mặt vật đúc th-ờng dùng đúc hợp kim nhôm magiê Sơn bao gồm chất có khả làm giảm độ nhám (độ sần sùi) bề mặt khuôn, ruột ngăn cản thấm kim loại lỏng lỗ khuôn Đối với loại sơn dùng cho ruột để đúc vật đúc hợp kim magiê, ng-ời ta cho thêm chất chống oxy hoá Thành phần số loại sơn đ-ợc trình bày bảng Các loại sơn N01 N02 dùng cho vật đúc hợp kim nhôm Sơn Kp-1dùng cho ruột đúc vật đúc hợp kim magiê, ruột không đ-ợc sấy nhiệt độ cao 1800C Sơn Kp-2 Kp-3 dùng cho ruột vật đúc hợp kim magiê, sấy phải nung đến nhiệt độ 220 - 2500C Cách pha trộn sơn n-ớc nh- sau: đem chất khô trộn tr-ớc 2- phút, sau cho chất dính trạng thái lỏng n-ớc vào trộn thành bét 122 nh·o, thêi gian trén tõ - 48 h Cho bột nhÃo vào thùng để bảo quản, dùng pha thêm n-ớc đến tỷ trọng cần thiÕt, th-êng lµ tõ 1,1 - 1,08 NÕu cã dïng mật phải cho formalin vào với tỉ lệ 1% để tránh lên men Khi sơn phải quét - lần , chỗ hay bị cháy dính cát phải sơn dày Sau quét sơn xong phải để hong khô trở lên Bảng Thành phần loại sơn làm tăng độ bóng bề mặt vật đúc hợp kim Al Mg,% trọng l-ợng Loại sơn N-ớc thuỷ tinh Bột talk Bentônit Chất thêm Florua Axit boric N0 10 20 - - - - 70 N0 - 27 - - - 70 Kp-1 - 7-10 - 18 – 20 - - 70 - 75 Kp-2 - 7-10 - - - 10 - 80 - 85 Kp-3 - - - - 3-5 20 75 - 77 ChÊt N-ớc dính M 3.3.3 Các loại sơn vữa chống cháy dính cát Các loại sơn vữa dùng để sơn trát lên khuôn, ruột đúc gang thép Đầu tiên ng-ời ta chế tạo thành vữa, sau đem vữa pha thành sơn Dùng vữa -1, - 2, - pha thành sơn để sơn khuôn ruột cho cho vật đúc gang, dùng vữa CT-1, CT-2, CT-3 pha thành sơn để sơn khuôn, ruột vật đúc thép (bảng 3) Khi làm khuôn ruột hỗn hợp n-ớc thuỷ tinh mặt vật đúc có cát cháy dính Để khắc phục tình trạng nên dùng thành phần vữa sơn đặc biệt bảng Chu kỳ chế tạo khuôn ruột rút ngắn dùng loại sơn tự khô (sơn khô nhanh) xem bảng 123 Cách pha trộn sơn tự khô nh- sau: nghiền nhựa thông, cho cồn xăng vào để hoà tan, sau cho dextrin, bột thạch anh bột magêzit vào khuấy kỹ Sơn pha trộn xong phải bảo quản cẩn thận để xa lửa phòng cháy Bảng 3 Thành phần loại vữa, % trọng l-ợng Ký hiệu vữa Thành phần hạt Bột thạch anh -1 Chất dính Phấn chì đen Bentônit Dextrin N-ớc bà giấy N-ớc Khối l-ợng riêng g/cm3 - 60 3,5 3,5 - 33 1,4 - 1,45 Á - - 58,5 2,5 - 10 28 - CT-1 70,5 - 3,0 1,5 - 25 1,6 - 1,65 70,0 - 3,0 - 10 17 1,6 - 1,65 Á - CT-2 CT-3 Bảng Thành phần sơn vữa khuôn ruột làm hỗn hợp n-ớc thuỷ tinh Thành phần hạt Chất thêm dính kết Loại vữa Phấn chì đen Phấn chì trắng Bột iricon Bột thạch anh Bent«nit N-íc b· giÊy 43,5 15,0 - - 3,5 10,0 - 28,0 43,5 - - - 3,5 10,0 - 13,0 - - 90 - - 30,0 - - - 60 1,0 - 39,0 - 27,0 13,0 - - 2,5 7,5 - 50,0 124 N-ớc Dung dịch n-ớc cặn đ-ờng Bảng Chất sơn khô nhanh cho khuôn cát - n-ớc thuỷ tinh Cồn xăng Nhựa thông Đextrin Bột thạch anh Sơn bột thạch anh 50 4-6 45 Sơn bột magêzit 50 4-6 - - Loai sơn Bột magêzit Công dụng Để sơn khuôn ruột đúc thép cacbon 45 Để sơn khuôn ruột đúc thép Mangan cao Các loại sơn sở phấn chì dùng cho vật đúc gang hợp kim đồng Đối với vật ®óc thÐp ng-êi ta thay phÊn ch× b»ng bét ziricon Trong tr-ờng hợp lỗ rỗng vật đúc phần đ-ợc tạo thành ruột cần phải có độ nhẵn bề mặt cao ng-ời ta dùng vữa thay sơn Dùng tay để xoa trát vữa lên mặt ruột Những loại vữa để trát không chứa n-ớc th-ờng gồm có phấn chì trắng, phần phấn chì trắng trộn với phần n-íc kiỊm sunfit hay dÇu thùc vËt Sau xoa trát, ruột đ-ợc đem sấy nhiệt độ 220-2400C Nên dùng loại vữa không chứa dầu có thành phần theo khèi l-ỵng nhsau: 50% bét talk, 36% bét sa mốt 35% phấn chì trắng, 15% đất sét Bột đem hoà với n-ớc 1kg hỗn hợp khô cho 0,5 lít n-ớc Sau xoa trát loại vữa này, đem ruột sấy nhiệt độ 110-1500C 15 - 20 phút Khi trát nên miết mạnh, chiều dày trát tuỳ chỗ tuỳ yêu cầu song thông th-ờng từ -7 mm Tuỳ kích th-ớc chỗ trát, tr-ớc trát cạo bớt lớp cát chỗ khuôn ruột cần trát Sau trát xong lại quét lên lớp sơn đem hong khô tự nhiên sau đem sấy theo quy trình công nghệ Thành phần chất trát chống cháy dính cát xem bảng Cách pha trộn nhsau: Cát ziricôni, crômit, magêzit cho vào tr-ớc, sau cho chất dính kết lỏng n-ớc vào sau trộn 10 20 phút Để tránh t-ợng lên men có thĨ cho formalin vµo víi tû lƯ 1% n-íc mËt 125 3.4 Keo dán matit Các loại keo dán th-ờng để dán ruột vào khuôn để dán phần ruột lại với nhau, thành phần bao gồm chất dính hoà tan n-ớc, đất sét bentônit hay bột thạch anh Ng-ời ta th-ờng dùng loại keo có thành phần sau: 1) Keo sunfit: 50 phần (theo khối l-ợng) n-ớc bà giấy ( mật độ 1,28 - 1,30 g/cm3), 50 phần đất sét kaolinit 20 phần n-ớc; độ bền kéo đứt loại keo không ®-ỵc d-íi 686 KN/m2 ( kg/cm2) 2) Keo dextrin: 40% dextrin 60% đất sét đem trộn với n-ớc (100 phần bột theo khối l-ợng trộn với 65 phần n-ớc) 3) 50% bột thạch anh 50% n-ớc bà giấy ( mật độ 1,3 g/cm3) Bảng Các chất trát chống cháy dính cát Loại chất trát Chất trát ziricôni Chất chịu lửa Chất dính kết Vật liệu % Vật liệu % Cát Ziricôni 100 Đất sét N-íc b· giÊy N-íc 4-5 MËt 2-4 N-íc võa phải Bentônit Mật N-ớc vừa phải Chất trát magêzit Cát magêzit 100 Chất trát crômit Cát crômit 100 Công dụng Làm chất trát khuôn cho vạt đúc to, dầy có cột áp kim loại lỏng cao Để gắn nối ruột khô ng-ời ta dùng keo có thành phần gồm: 1kg dextrin hoà lít n-ớc nãng (60-700C ) Sau ®ã ruét ®em sÊy qua ë nhiệt độ 1601800C Để bề mặt ruột chỗ gắn, dán đ-ợc nhẵn ng-ời ta trát mối gắn loại ma tít Khi làm ruột để đúc gang hợp kim đồng ng-ời ta dùng loại ma tít gồm: 65% cát 2K063, 20% phấn chì trắng 15% đất sét kaolinit qua sàng N0 016 Sau đảo trộn kg bột loại lại cho thêm 0,3 lít n-ớc; để tăng độ 126 dẻo ng-ời ta cho thêm 0,5% (theo khối l-ợng) bột xà phòng Khi làm ruột đúc thép th-ờng dùng loại ma tít gồm: 40% đất sét kaolinit, 30% bột thạch anh 30% cát thạch anh Bột đem trộn víi 2% n-íc b· giÊy ( mËt ®é 1,3 g/cm3) 13% n-ớc Khi làm ruột để đúc hợp kim nhôm dùng ma tít gồm: 63-70% bột talk, 3638% cát 01, 1-2% dextrin, cho thªm 1-2% n-íc b· giÊy ( mật độ 1,3g/cm3) giới hạn 100% 30-40% n-ớc Đối với vật đúc hợp kim magiê ng-ời ta cho thêm vào matít - 6% axit boric để làm chất bảo vệ 3.5 Chất rắc khuôn Chất rắc khuôn dùng làm giảm dính bám hỗn hợp làm khuôn hay ruột vào bề mặt mẫu hay hộp ruột làm khuôn Yêu cầu chủ yếu chất rắc phủ chúng không bị n-ớc hay loại chất dính thấm -ớt Ngoài chất rắc phủ cần phải tạo thành lớp bám vững không bị phá huỷ mặt mẫu, làm cho hỗn hợp không dính vào mặt mẫu Chất rắc phủ cần phải tạo đ-ợc lớp chiếm diện tích rộng nh-ng lại tiêu hao bột rắc Tính chất gọi khả rắc phủ Khi chọn bột rắc phủ cho hỗn hợp cần phải biết có bị n-ớc hay chất dính nằm thành phần hỗn hợp thấm -ớt không Độ thấm -ớt bột rắc phủ đ-ợc kiĨm tra b»ng c¸ch sau: LÊy mét mÉu chn tõ hỗn hợp có độ ẩm 7-8% Trên mảnh giấy lọc phủ lớp bột phủ đặt mẫu lên trên, mẫu đặt cân 200g, tất đem đặt vào bình hút ẩm 30 phút Trong thời gian giấy lọc không bị ẩm -ớt chứng tỏ bột rắc phủ tính hút ẩm Kiểm tra khả rắc phủ ng-ời ta lấy 0,1 - 0,3g bột đem rắc lên mặt n-ớc thành màng có chiều dày phần t- hạt bột rắc ( hình ) Ng-ời ta rót n-ớc lọc vào chậu cho mực n-ớc cao mép chậu chút Đem phân bố chất rắc phủ cách xê dịch hai vật liệu phi kim loại đà đ-ợc xoa parafin theo thành chậu ( không nhấc khỏi thành chậu) Xê dịch hai lại gần, xa đạt đ-ợc lớp màng bột đặn, kín, chỗ nứt, gÃy hay nếp nhăn có bề mặt phân bố mặt n-ớc lớn Đo diện 127 tích mặt chậu hai ta đ-ợc khả rắc phủ chất rắc phủ, tính cm2/g Để làm chất rắc phủ khuôn ng-ời ta dùng bột licôpôđi loại bột mầm thạch tùng khô, loại nguyên liệu Vì ng-ời ta hay dùng bột rắc phủ gồm 100 phần (theo trọng l-ợng) bột đá hoa phần stêarin dùng bột samốt Bột đá hoa đem nung nóng đến 90-1000C cho thêm stêarin nóng chảy vào Sau quấy trộn hạt đá hoa đ-ợc bao phủ màng mỏng stêarin Làm khuôn đúc gang ng-ời ta dùng bột than củi hay phấn chì trắng làm bột rắc phủ Hình Sơ đồ kiểm tra khả rắc phủ chất bột Để chất rắc bám vào bề mặt mẫu hay hộp ruột, tr-ớc rắc nên dùng n-íc giÊy hc mËt pha víi n-íc (theo tû lƯ 2:1 1:1 ) phun lên chỗ cần rắc Trong thực tế để chống dính bám hỗn hợp vào mẫu, ng-ời ta dùng hỗn hợp dầu lửa với graphít dầu hỗn hợp gồm 50% madút 50% dầu hoả, nung nóng mẫu ( giống nh- sấy gỗ ) bôi hỗn hợp dầu chống thấm n-ớc vào mẫu 128 Tài liệu tham khảo GS-TSKH Phạm Văn Khôi Gia công khí - Nhà xuất Giáo dục 1998 GS -TSKH Phạm Văn Khôi Báo cáo khảo sát thị tr-ờng đúc Việt Nam Tr-ờng ĐHBK Hà Nội 1995 Phạm Quang Lộc Kỹ thuật đúc Nhà xuất niªn – 2000 10 I.U XT£PANOV, V.I X£M£NOV - Những vật liệu làm khuôn Nguyễn Thủ dịch - Nhà xuất KH&KT 1975 11 Tuyển tập báo cáo Sầm sơn 89 Hội nghị chuyên đề than antraxit đúc gang Vật liệu làm khuôn Việt nam 12 . éấẻ .ễ ậẩấẻ ễẻéèẻẻì ẩ ẹềéặ ẹèẹẩ ẹ ầèẩ ẹẻẩẹềèẩ ậẩé 1982 13 . ẹéẩấ ẹẽéẻìẩấ ễẻéèẻẻì èềéẩậ ẩ ẹèẹẩ ấẩ 1983 129 ... trình vật liệu làm khuôn (dùng cho đào tạo Đại học chuyên ngành đúc - nhiệt luyện ) hà nội 2001 đề c-ơng Ch-ơng mở đầu Ch-ơng vật liệu làm khuôn 1.1 Cơ sở hoá lý lý thuyết tính chất vật liệu làm khuôn. .. hợp để làm khuôn hay dùng khuôn kim loại Theo vật liệu làm khuôn khác ng-ời ta phân đúc đặc biệt thành hai loại : - Loại dùng cát tự nhiên để làm khuôn nh- khuôn mẫu chảy, khuôn vỏ mỏng, khuôn. .. dùng sau tái sinh giảm chi phí vật liệu làm khuôn nhiều, nâng cao hiệu kinh tế trình sản xuất 19 Ch-ơng Vật liệu làm khuôn 1.1 Cơ sở hoá lý tính chất vật liệu làm khuôn Độ bền, độ dẻo, độ thoát